{"id":76347,"date":"2020-04-02T01:42:40","date_gmt":"2020-04-01T23:42:40","guid":{"rendered":"https:\/\/prohoster.info\/blog\/administrirovanie\/zhizn-bajta-dannyh"},"modified":"2020-04-02T01:42:40","modified_gmt":"2020-04-01T23:42:40","slug":"zhizn-bajta-dannyh","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/prohoster.info\/it\/blog\/administrirovanie\/zhizn-bajta-dannyh","title":{"rendered":"Vita di un byte di dati","gt_translate_keys":[{"key":"rendered","format":"text"}]},"content":{"rendered":"

\"Vita
\n
\nQualsiasi fornitore di cloud offre il servizio di archiviazione dei dati. Possono essere archivi freddi e caldi, Ice-cold, ecc. \u00c8 molto comodo memorizzare informazioni nel cloud. Ma come si archiviavano i dati 10, 20, 50 anni fa? Cloud4Y ha tradotto un interessante articolo che parla proprio di questo.<\/i><\/a><\/noindex><\/p>\n

Un byte di dati pu\u00f2 essere memorizzato in vari modi, poich\u00e9 di continuo emergono nuovi supporti di informazione pi\u00f9 avanzati e veloci. Un byte \u00e8 un'unit\u00e0 di archiviazione e elaborazione delle informazioni digitali, composta da otto bit. In un bit pu\u00f2 essere memorizzato o 0 o 1.<\/p>\n

Nel caso delle schede perforate, il bit viene memorizzato come presenza\/assenza di un foro nella scheda in un determinato punto. Se torniamo un po' pi\u00f9 indietro nel tempo alla 'Macchina Analitica di Babbage', i registri che memorizzavano numeri erano costituiti da ruote dentate. Nei dispositivi di archiviazione magnetica, come nastri e dischi, il bit \u00e8 rappresentato dalla polarit\u00e0 di un'area di pellicola magnetica. Nella moderna memoria dinamica ad accesso casuale (DRAM), il bit \u00e8 spesso rappresentato come una carica elettrica a due livelli, conservata in un dispositivo che accumula energia elettrica in un campo elettrico. Una capacit\u00e0 carica o scarica memorizza il bit di dati.<\/p>\n

Nel giugno del 1956 Werner Buchholz<\/a><\/noindex> ha coniato la parola byte<\/a><\/noindex> per indicare un gruppo di bit utilizzati per codificare un singolo carattere di testo<\/a><\/noindex>. Parliamo un po' della codifica dei caratteri. Iniziamo con il codice standard americano per lo scambio di informazioni, o ASCII (ASCII - American standard code for information interchange). L'ASCII si basa sull'alfabeto inglese, quindi ogni lettera, numero e simbolo (a-z, A-Z, 0-9, +, -, \/, ", !, ecc.) \u00e8 rappresentato come un intero a 7 bit compreso tra 32 e 127. Questo non era proprio \u201camichevole\u201d nei confronti di altre lingue. Per supportare altre lingue, Unicode ha ampliato l'ASCII. In Unicode, ogni simbolo \u00e8 rappresentato come un punto di codice, o carattere, ad esempio, la lettera minuscola j \u2014 U+006A, dove U indica Unicode, seguito dal numero esadecimale.<\/p>\n

UTF-8 \u00e8 uno standard per la rappresentazione dei caratteri come sequenze di otto bit, consentendo di memorizzare ogni punto di codice nell'intervallo 0-127 in un byte. Se pensiamo all'ASCII, questo \u00e8 abbastanza normale per i caratteri inglesi, ma i caratteri di altre lingue sono spesso rappresentati in due o pi\u00f9 byte. L'UTF-16 \u00e8 uno standard per la rappresentazione dei caratteri in 16 bit, mentre l'UTF-32 \u00e8 uno standard per la rappresentazione dei caratteri in 32 bit. In ASCII ogni carattere \u00e8 un byte, mentre in Unicode, il che non \u00e8 sempre del tutto corretto, un carattere pu\u00f2 occupare 1, 2, 3 o pi\u00f9 byte. Nell'articolo verranno utilizzati vari raggruppamenti di bit. Il numero di bit in un byte varia a seconda della struttura del supporto.<\/p>\n

In questo articolo intraprenderemo un viaggio nel tempo attraverso diversi supporti di informazioni con l'intento di immergerci nella storia della conservazione dei dati. Non ci proponiamo in alcun modo di approfondire ogni singolo supporto di informazioni mai inventato. Davanti a voi c'\u00e8 un divertente articolo informativo, che non pretende affatto di avere una rilevanza enciclopedica.<\/p>\n

Cominciamo. Supponiamo di avere un byte di dati da memorizzare: la lettera j, o come byte codificato 6a, o come binario 01001010. Durante il nostro viaggio nel tempo, il byte di dati verr\u00e0 utilizzato in alcune tecnologie di archiviazione che verranno descritte.<\/p>\n

1951<\/h2>\n

\n\"Vita
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\nLa nostra storia inizia nel 1951 con il dispositivo di memorizzazione a nastro UNIVAC UNISERVO per il computer UNIVAC 1. Questo \u00e8 stato il primo dispositivo a nastro realizzato per computer commerciali. Il nastro era fatto di una sottile striscia di ottone nichelato larga 12,65 mm (chiamato Vicalloy) e lungo quasi 366 metri. I nostri byte di dati potevano essere memorizzati a una velocit\u00e0 di 7.200 caratteri al secondo su un nastro che si muoveva a una velocit\u00e0 di 2,54 metri al secondo. In questo punto della storia, potevate misurare la velocit\u00e0 dell'algoritmo di memorizzazione in base alla distanza percorsa dal nastro.<\/p>\n

1952<\/h2>\n

\n\"Vita
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\nSpostiamoci avanti di un anno, al 21 maggio 1952, quando IBM annunci\u00f2 il rilascio del suo primo blocco a nastro magnetico, l'IBM 726. Ora il nostro byte di dati pu\u00f2 essere trasferito da un nastro metallico UNISERVO a un nastro magnetico IBM. Questa nuova casa si \u00e8 rivelata molto accogliente per il nostro piccolo byte di dati, poich\u00e9 sul nastro possono essere memorizzati fino a 2 milioni di cifre. Questo nastro magnetico a 7 tracce si muoveva a una velocit\u00e0 di 1,9 metri al secondo con una velocit\u00e0 di trasferimento di 12.500 cifre<\/a><\/noindex> o 7500 simboli<\/a><\/noindex> (all'epoca chiamati gruppi di copia) al secondo. Per riferimento: in un articolo medio su Habr, ci sono circa 10.000 caratteri.<\/p>\n

Il nastro IBM 726 aveva sette tracce, sei delle quali erano utilizzate per memorizzare informazioni, mentre una era per il controllo di parit\u00e0. Su un'unica bobina si potevano contenere fino a 400 metri di nastro largo 1,25 cm. La velocit\u00e0 di trasferimento dati raggiungeva teoricamente 12.500 caratteri al secondo; la densit\u00e0 di registrazione era di 40 bit per centimetro. In questo sistema veniva utilizzato il metodo del 'canale a vuoto', in cui il nastro circolava tra due punti. Questo permetteva al nastro di avviarsi e fermarsi in frazioni di secondo. Ci\u00f2 \u00e8 stato possibile grazie all'installazione di lunghe colonne a vuoto tra le bobine del nastro e le teste di lettura\/scrittura, per assorbire improvvisi aumenti della tensione nel nastro, senza i quali il nastro tenderebbe generalmente a rompersi. Un anello di plastica rimovibile sul retro della bobina del nastro forniva protezione contro la scrittura. Su una bobina di nastro si potevano memorizzare circa 1,1 megabyte<\/a><\/noindex>.<\/p>\n

Ricordate le cassette VHS. Cosa bisognava fare per rivedere un film? Riavvolgere il nastro! E quante volte avete girato la cassetta attorno a una matita per il lettore, per non sprecare le batterie e per non avere un nastro strappato o ingarbugliato? Lo stesso vale per i nastri utilizzati nei computer. I programmi non potevano semplicemente saltare una sezione del nastro o accedere casualmente ai dati, dovevano leggere e scrivere i dati in modo strettamente sequenziale.<\/p>\n

1956<\/h2>\n

\n\"Vita
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\nSe ci spostiamo qualche anno avanti, nel 1956, l'era dell'archiviazione su dischi magnetici inizi\u00f2 con la conclusione da parte di IBM dello sviluppo del sistema informatico RAMAC 305, che sar\u00e0 fornito dalla Zellerbach Paper. San Francisco<\/a><\/noindex>. In questo computer \u00e8 stato utilizzato per la prima volta un disco rigido con testina mobile. L'unit\u00e0 disco RAMAC era composta da cinquanta dischi metallici magnetizzati di 60,96 cm di diametro, capaci di memorizzare circa cinque milioni di simboli di dati, 7 bit per simbolo, e ruotare a una velocit\u00e0 di 1200 giri al minuto. La capacit\u00e0 di archiviazione era di circa 3,75 megabyte.<\/p>\n

RAMAC consentiva l'accesso in tempo reale a grandi volumi di dati, a differenza delle nastri magnetici o delle schede perforate. IBM pubblicizzava il RAMAC come un dispositivo capace di memorizzare l'equivalente di 64.000 schede perforate<\/a><\/noindex>. In precedenza, nella RAMRAC era stata introdotta la concettualizzazione dell'elaborazione continua delle transazioni man mano che si verificavano, affinch\u00e9 i dati potessero essere estratti immediatamente, mentre erano ancora freschi. Ora l'accesso ai nostri dati nel RAMAC poteva avvenire alla velocit\u00e0 di 100.000 bit al secondo<\/a><\/noindex>. In precedenza, con l'uso delle nastri, eravamo costretti a registrare e leggere dati sequenziali, e non potevamo saltare casualmente su diverse parti del nastro. L'accesso casuale ai dati in tempo reale era davvero rivoluzionario per quell'epoca.<\/p>\n

1963<\/h2>\n

\n\"Vita
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\nTrasferiamoci al 1963, quando \u00e8 stata presentata la DECtape. Il nome deriva dalla Digital Equipment Corporation, conosciuta come DEC. La DECtape era economica e affidabile, quindi veniva utilizzata in molte generazioni di computer DEC. Si trattava di un nastro da 19 mm, laminato e schiacciato tra due strati di Mylar su un bobina da quattro pollici (10,16 cm).<\/p>\n

A differenza dei suoi pesanti e ingombranti predecessori, il nastro DECtape poteva essere trasportato a mano. Questo lo rendeva un'ottima opzione per i computer personali. A differenza degli equivalenti a 7 tracce, la DECtape aveva 6 tracce dati, 2 tracce di etichettatura e 2 per impulsi di clock. I dati venivano registrati a una velocit\u00e0 di 350 bit per pollice (138 bit per cm). Il nostro byte di dati, che \u00e8 composto da 8 bit, ma pu\u00f2 essere esteso a 12, poteva essere trasferito su DECtape alla velocit\u00e0 di 8325 parole a 12 bit al secondo con una velocit\u00e0 del nastro di 93 (\u00b112) pollici al secondo<\/a><\/noindex>. Questo \u00e8 l'8% in pi\u00f9 di numeri al secondo rispetto al nastro metallico UNISERVO del 1952.
\n\u00a0<\/p>\n

1967<\/h2>\n

\n\"Vita
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\nQuattro anni dopo, nel 1967, un piccolo team IBM inizi\u00f2 a lavorare su un'unit\u00e0 disco IBM con il nome in codice Minnow<\/a><\/noindex>. Allora il team aveva il compito di sviluppare un modo affidabile ed economico per caricare microcodici in mainframe<\/a><\/noindex> IBM System\/370. In seguito, il progetto fu riprogettato e riconvertito per caricare microcodici nel controller per l'IBM 3330 Direct Access Storage Facility con il nome in codice Merlin.<\/p>\n

Ora il nostro byte pu\u00f2 essere memorizzato su floppy disk Mylar magnetici a 8 pollici, accessibili solo in lettura, conosciuti oggi come dischetti. Al momento del lancio, il prodotto era noto come IBM 23FD Floppy Disk Drive System. I dischi potevano contenere 80 kilobyte di dati. A differenza dei dischi rigidi, l'utente poteva facilmente trasportare il dischetto in una custodia protettiva da un'unit\u00e0 all'altra. In seguito, nel 1973, IBM rilasci\u00f2 un dischetto di lettura\/scrittura, che divenne poi uno standard industriale. standard<\/a><\/noindex>.
\n\u00a0<\/p>\n

1969<\/h2>\n

\n\"Vita
\n\u00a0Nel 1969, a bordo della navicella spaziale \"Apollo 11\", che portava astronauti americani sulla Luna e ritorno, fu avviato il computer di bordo AGC (Apollo Guidance Computer) con \"memoria a corda\" (rope memory). Questa memoria a corda era realizzata a mano e poteva contenere 72 kilobyte di dati. La produzione della memoria a corda era laboriosa, lenta e richiedeva abilit\u00e0 simili a quelle del tessitore; l'intreccio del programma nella memoria a corda poteva richiedere mesi<\/a><\/noindex>. Ma era lo strumento giusto per quei tempi, quando era importante contenere il massimo in uno spazio rigidamente limitato. Quando un filo passava attraverso una delle fibre circolari, rappresentava un 1. Il filo che passava attorno alla fibra rappresentava uno 0. Il nostro byte di dati richiedeva a una persona diversi minuti di intreccio nella corda.<\/p>\n

1977<\/h2>\n

\n\"Vita
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\nNel 1977 fu lanciato il Commodore PET - il primo (e riuscito) computer personale. Nel PET fu utilizzato il Commodore 1530 Datasette, che significa dati pi\u00f9 cassetta. Il PET convertiva i dati in segnali audio analogici, che venivano poi memorizzati su cassette<\/a><\/noindex>. Questo ha permesso di creare una soluzione economica e affidabile per la memorizzazione dei dati, sebbene molto lenta. Il nostro piccolo byte di dati poteva essere trasferito a una velocit\u00e0 di circa 60-70 byte al secondo<\/a><\/noindex>. Le cassette potevano contenere circa 100 kilobyte per lato da 30 minuti, con due lati sulla pellicola. Ad esempio, su un lato della cassetta si potevano posizionare circa due immagini da 55 KB. I Datasette venivano utilizzati anche nel Commodore VIC-20 e Commodore 64.<\/p>\n

1978<\/h2>\n

\n\"Vita
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\nUn anno dopo, nel 1978, MCA e Philips presentarono il LaserDisc con il nome di \u00abDiscovision\u00bb. Il film \u00abLo squalo\u00bb divenne il primo film venduto su LaserDisc negli Stati Uniti. La qualit\u00e0 audio e video era notevolmente superiore rispetto a quella dei concorrenti, ma il disco laser si rivel\u00f2 troppo costoso per la maggior parte dei consumatori. Non era possibile registrare su LaserDisc, a differenza delle cassette VHS, su cui le persone registravano i programmi televisivi. I dischi laser funzionavano con video analogico, audio stereo FM analogico e modulazione di impulsi codificati o PCM, audio digitale. I dischi avevano un diametro di 12 pollici (30,47 cm) e consistevano in due dischi di alluminio a faccia singola, rivestiti di plastica. Oggi il LaserDisc \u00e8 ricordato come il fondamento del CD e del DVD.<\/a><\/noindex>Un anno dopo, nel 1979, Alan Shugart e Finis Connor fondarono la Seagate Technology con l'idea di ridurre le dimensioni dell'hard disk a quelle di un floppy disk da 5 \u00bc pollici, che era lo standard dell'epoca. Il loro primo prodotto nel 1980 fu il disco rigido Seagate ST506, il primo disco rigido per computer compatti. Il disco conteneva cinque megabyte di dati, che a quel tempo erano cinque volte la capacit\u00e0 di un floppy disk standard. I fondatori riuscirono a raggiungere il loro obiettivo: ridurre le dimensioni del disco a quelle di un floppy disk da 5\u00bc pollici. Il nuovo dispositivo di storage era una piastra metallica rigida, rivestita su entrambi i lati da uno strato sottile di materiale magnetico per la memorizzazione dei dati. I nostri byte di dati potevano essere trasmessi al disco a una velocit\u00e0 di 625 kilobyte al<\/p>\n

1979<\/h2>\n

\n\"Vita
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\n. Circa secondo<\/a><\/noindex>questa gif Proseguiamo di alcuni anni, verso il 1981, quando la Sony present\u00f2 i primi floppy disk da 3,5 pollici. La Hewlett-Packard divenne la prima azienda a seguire questa tecnologia nel 1982 con il suo HP-150. Ci\u00f2 rese i floppy disk da 3,5 pollici molto famosi e ne promosse una vasta diffusione nell'<\/a><\/noindex>.<\/p>\n

1981<\/h2>\n

\n\"Vita
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\nindustria . I floppy disk erano a faccia singola con una capacit\u00e0 formattata di 161,2 kilobyte e una capacit\u00e0 non formattata di 218,8 kilobyte. Nel 1982 fu rilasciata una versione a faccia doppia, e il consorzio Microfloppy Industry Committee (MIC), composto da 23 aziende del settore, stabil\u00ec la specifica del floppy disk da 3,5 pollici sul design originale Sony, fissando il formato nella storia cos\u00ec come lo<\/a><\/noindex>conosciamo . Ora i nostri byte di dati possono essere memorizzati nella prima versione di uno dei supporti pi\u00f9 diffusi: il floppy disk da 3,5 pollici. In seguito, un paio di floppy disk da 3,5 pollici con<\/a><\/noindex>il sentiero dell'Oregon il Sentiero dell'Oregon<\/a><\/noindex> sono diventati la parte pi\u00f9 importante della mia infanzia.<\/p>\n

1984<\/h2>\n

\n\"Vita
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\nPoco dopo, nel 1984, \u00e8 stata annunciata l'uscita del CD contenente dati accessibili solo in lettura (inglese: Compact Disc Read-Only Memory, CD-ROM). Questi erano CD-ROM da 550 megabyte delle aziende Sony e Philips. Il formato \u00e8 nato dai CD con audio digitale, o CD-DA, che venivano utilizzati per la distribuzione di musica. Il CD-DA \u00e8 stato sviluppato da Sony e Philips nel 1982, con una capacit\u00e0 di 74 minuti. Secondo la leggenda, quando Sony e Philips negoziavano lo standard CD-DA, uno dei quattro partecipanti insisteva affinch\u00e9 potesse contenere<\/a><\/noindex> l'intera \"Nona Sinfonia\". Il primo prodotto rilasciato su compact disc \u00e8 stata l'\"Enciclopedia elettronica Grolier\", pubblicata nel 1985. L'enciclopedia conteneva nove milioni di parole, occupando solo il 12% dello spazio disponibile sul disco, cio\u00e8 553 mebibyte<\/a><\/noindex>. Avremmo avuto pi\u00f9 di abbastanza spazio per l'enciclopedia e un byte di dati. Poco dopo, nel 1985, le aziende informatiche hanno collaborato alla creazione di uno standard per i dischi, in modo che qualsiasi computer potesse leggere le informazioni da essi.<\/p>\n

1984<\/h2>\n

\nSempre nel 1984, Fujio Masuoka ha sviluppato un nuovo tipo di memoria a gate flottante, chiamata memoria flash, che era in grado di essere cancellata e riscritta pi\u00f9 volte.<\/p>\n

Fermiamoci un attimo sulla memoria flash, che utilizza un transistor a gate flottante. I transistor sono porte elettriche che possono essere accese e spente singolarmente. Poich\u00e9 ogni transistor pu\u00f2 trovarsi in due stati diversi (acceso e spento), pu\u00f2 memorizzare due numeri diversi: 0 e 1. Il gate flottante si riferisce a un secondo gate aggiunto al transistor centrale. Questo secondo gate \u00e8 isolato da un sottile strato di ossido. Questi transistor utilizzano una bassa tensione applicata al gate del transistor per indicare se sono accesi o spenti, il che si traduce quindi in 0 o 1.
\n\u00a0
\nCon i gate flottanti, quando viene applicata una tensione corrispondente attraverso lo strato di ossido, gli elettroni passano attraverso di esso e si bloccano nei gate. Pertanto, anche quando l'alimentazione viene disattivata, gli elettroni rimangono bloccati. Quando non ci sono elettroni nei gate flottanti, questi rappresentano 1, mentre quando gli elettroni sono bloccati, rappresentano 0. L'inversione di questo processo e l'applicazione di una tensione appropriata attraverso lo strato di ossido nella direzione opposta fanno passare gli elettroni attraverso i gate flottanti e riportano il transistor al suo stato originale. Pertanto, le celle sono programmabili e non volatili<\/a><\/noindex>. Il nostro byte pu\u00f2 essere programmato nel transistor come 01001010, con gli elettroni bloccati nei gate flottanti che rappresentano degli zeri.<\/p>\n

La struttura di Masuoka era leggermente pi\u00f9 accessibile, ma meno flessibile rispetto a un PROM (EEPROM) elettricamente cancellabile, poich\u00e9 richiedeva diversi gruppi di celle che dovevano essere cancellate insieme, ma ci\u00f2 era anche spiegato dalla sua velocit\u00e0.<\/p>\n

All'epoca Masuoka lavorava per Toshiba. Alla fine, si trasfer\u00ec all'Universit\u00e0 di Tohoku, poich\u00e9 era insoddisfatto del fatto che la compagnia non lo avesse ricompensato per il suo lavoro. Masuoka fece causa a Toshiba, chiedendo un risarcimento. Nel 2006 gli furono concessi 87 milioni di yuan, equivalenti a 758.000 dollari USA. Questo sembra ancora trascurabile, considerando quanto sia stata influente la memoria flash nell'industria.<\/p>\n

Dal momento che stiamo parlando di memoria flash, \u00e8 opportuno notare anche la differenza tra memoria flash NOR e NAND. Come abbiamo gi\u00e0 appreso da Masuoka, la flash memorizza informazioni in celle di memoria composte da transistor con gate flottante. I nomi delle tecnologie sono direttamente correlati al modo in cui sono organizzate le celle di memoria.<\/p>\n

Nella memoria flash NOR, le singole celle di memoria sono collegate in parallelo, fornendo accesso casuale. Questa architettura consente di ridurre il tempo di lettura necessario per l'accesso casuale alle istruzioni del microprocessore. La memoria flash NOR \u00e8 particolarmente adatta per applicazioni a bassa densit\u00e0, destinate principalmente solo alla lettura. \u00c8 per questo che la maggior parte delle CPU carica il proprio firmware generalmente dalla memoria flash NOR. Masuoka e i suoi colleghi presentarono l'invenzione della flash NOR nel 1984 e la flash NAND nel 1987<\/a><\/noindex>.<\/p>\n

Gli sviluppatori della NAND Flash hanno rinunciato alla possibilit\u00e0 di accesso casuale per ottenere dimensioni inferiori delle celle di memoria. Questo consente una dimensione ridotta del chip e un costo pi\u00f9 basso per bit. L'architettura della memoria flash NAND \u00e8 composta da transistor di memoria collegati in serie, formati da otto parti. Questo porta a un'elevata densit\u00e0 di archiviazione, dimensioni minori delle celle di memoria e una scrittura e cancellazione dei dati pi\u00f9 rapide, poich\u00e9 pu\u00f2 programmare blocchi di dati contemporaneamente. Questo \u00e8 ottenuto attraverso la necessit\u00e0 di riscrivere i dati quando non vengono registrati in modo sequenziale e i dati esistono gi\u00e0 in blocco<\/a><\/noindex>.<\/p>\n

1991<\/h2>\n

\nPassiamo al 1991, quando \u00e8 stato creato il prototipo di disco a stato solido (SSD) dall'azienda SanDisk, allora conosciuta come SunDisk<\/a><\/noindex>. La struttura combinava un array di memoria flash, chip di memoria non volatili e un controller intelligente per la rilevazione automatica e la correzione delle celle difettose. La capacit\u00e0 del disco era di 20 megabyte con un formato di 2,5 pollici, e il suo costo era stimato intorno ai 1000 dollari USA. Questo disco \u00e8 stato utilizzato da IBM nel computer ThinkPad<\/a><\/noindex>.<\/p>\n

1994<\/h2>\n

\n\"Vita
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\nUno dei dispositivi di memorizzazione che ho amato di pi\u00f9 sin da bambino erano i Zip Disk. Nel 1994, Iomega ha lanciato il Zip Disk, un caricatore da 100 megabyte in formato 3,5 pollici, leggermente pi\u00f9 spesso di un normale floppy disk da 3,5 pollici. Le versioni successive del disco potevano memorizzare fino a 2 gigabyte. Il vantaggio di questi dischi era che avevano le dimensioni di un floppy disk, ma offrivano la capacit\u00e0 di memorizzare una maggiore quantit\u00e0 di dati. I nostri byte di dati potevano essere scritti su un Zip disk a una velocit\u00e0 di 1,4 megabyte al secondo. A titolo di confronto, all'epoca un floppy disk da 1,44 megabyte veniva registrato a una velocit\u00e0 di circa 16 kilobyte al secondo. Sul Zip disk le testine leggono\/scrivono i dati senza contatto, volando sopra la superficie, simile al funzionamento di un disco rigido, ma diverso dal principio di funzionamento di altri floppy disk. Presto i Zip disk divennero obsoleti a causa di problemi di affidabilit\u00e0 e disponibilit\u00e0.<\/p>\n

1994<\/h2>\n

\n\"Vita
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\nNello stesso anno, SanDisk ha presentato il CompactFlash, ampiamente utilizzato nelle videocamere digitali. Come nel caso dei CD, la velocit\u00e0 del CompactFlash si basa sulle valutazioni \u201cx\u201d, come 8x, 20x, 133x, ecc. La massima velocit\u00e0 di trasferimento dati \u00e8 calcolata sulla base della velocit\u00e0 di trasferimento dell'audio originale su CD, pari a 150 kilobyte al secondo. La velocit\u00e0 di trasferimento \u00e8 espressa come R = Kx150 kB\/s, dove R \u00e8 la velocit\u00e0 di trasmissione e K \u00e8 la velocit\u00e0 nominale. Pertanto, per un CompactFlash 133x, il nostro byte di dati sar\u00e0 registrato a 133x150 kB\/s, ovvero circa 19.950 kB\/s o 19,95 MB\/s. L'Associazione CompactFlash \u00e8 stata fondata nel 1995 con lo scopo di creare uno standard industriale per le schede di memoria basate sulla memoria flash.<\/p>\n

1997<\/h2>\n

\nQualche anno dopo, nel 1997, \u00e8 stato rilasciato il CD riscrivibile (CD-RW). Questo disco ottico veniva utilizzato per archiviare dati, nonch\u00e9 per copiare e trasferire file su vari dispositivi. I CD riscrivibili possono essere riscritti circa 1000 volte, il che all'epoca non rappresentava un fattore limitante, poich\u00e9 gli utenti riscrivevano raramente i dati.<\/p>\n

I CD-RW si basano su una tecnologia che modifica la capacit\u00e0 riflettente della superficie. Nel caso dei CD-RW, i cambiamenti di fase in un rivestimento speciale composto da argento, tellururo e indio causano la capacit\u00e0 di riflettere o meno il raggio di lettura, portando a 0 o 1. Quando la connessione \u00e8 in uno stato cristallino, essa \u00e8 semi-trasparente, il che significa 1. Quando la connessione si scioglie in uno stato amorfo, diventa opaca e non riflettente, il che significa<\/a><\/noindex> significa 0. Pertanto, potremmo registrare il nostro byte di dati come 01001010.<\/p>\n

I dischi DVD hanno infine conquistato gran parte del mercato dei CD-RW.<\/p>\n

1999<\/h2>\n

\nPassiamo al 1999, quando IBM ha presentato i pi\u00f9 piccoli dischi rigidi al mondo: i microdischi IBM da 170 e 340 MB. Questi erano piccoli dischi rigidi da 2,54 cm, progettati per essere installati negli slot CompactFlash Type II. Era previsto di creare un dispositivo da utilizzare come CompactFlash, ma con una maggiore capacit\u00e0 di memoria. Tuttavia, presto furono soppiantati da pen drive USB e successivamente da schede CompactFlash pi\u00f9 grandi, quando divennero disponibili. Come altri dischi rigidi, i microdischi erano meccanici e contenevano piccoli dischi rotanti.<\/p>\n

2000<\/h2>\n

\nUn anno dopo, nel 2000, furono presentate le chiavette USB. Questi dispositivi erano costituiti da memoria flash racchiusa in un fattore di forma compatto con interfaccia USB. A seconda della versione dell'interfaccia USB utilizzata, la velocit\u00e0 poteva variare. USB 1.1 \u00e8 limitato a 1,5 megabit al secondo, mentre USB 2.0 pu\u00f2 gestire 35 megabit al secondo. secondo<\/a><\/noindex>, e USB 3.0 \u2014 625 megabit al secondo. Le prime chiavette USB 3.1 di tipo C sono state annunciate nel marzo 2015 e avevano una velocit\u00e0 di lettura\/scrittura di 530 megabit al secondo. A differenza dei dischetti e dei dischi ottici, i dispositivi USB sono pi\u00f9 difficili da graffiare, ma offrono le stesse capacit\u00e0 di archiviazione dei dati e di trasferimento e backup dei file. I lettori di dischetti e compact disc furono rapidamente superati dalle porte USB.<\/p>\n

2005<\/h2>\n

\n\"Vita
\n
\nNel 2005, i produttori di dischi rigidi (HDD) iniziarono a fornire prodotti con registrazione magnetica perpendicolare, o PMR. \u00c8 abbastanza interessante che ci\u00f2 sia avvenuto nello stesso periodo in cui l'iPod Nano annunciava l'uso della memoria flash al posto dei dischi rigidi da 1 pollice nell'iPod Mini.<\/p>\n

Un disco rigido tipico contiene uno o pi\u00f9 dischi rigidi rivestiti da un film sensibile al magnetismo, composto da minuscole particelle magnetiche. I dati vengono registrati quando la testina di registrazione magnetica passa appena sopra il disco rotante. Questo \u00e8 molto simile a un tradizionale giradischi, l'unica differenza \u00e8 che nel giradischi la puntina \u00e8 in contatto fisico con il disco. Man mano che i dischi ruotano, l'aria che li circonda crea una leggera corrente d'aria. Proprio come l'aria sulla superficie dell'ala di un aereo genera forza di sollevamento, l'aria genera forza di sollevamento sulla testina aerodinamica della testina del disco<\/a><\/noindex>. La testina cambia rapidamente la magnetizzazione di un'area magnetica in modo che il suo polo magnetico indichi verso l'alto o verso il basso, rappresentando 1 o 0.
\n\u00a0
\nIl predecessore della PMR era la registrazione magnetica longitudinale, o LMR. La densit\u00e0 di registrazione della PMR pu\u00f2 superare quella della LMR di oltre tre volte. La principale differenza tra PMR e LMR \u00e8 che la struttura dei granuli e l'orientamento magnetico dei dati memorizzati nei supporti PMR sono colonnari, e non longitudinali. La PMR ha una migliore stabilit\u00e0 termica e un rapporto segnale-rumore (SNR) migliorato grazie a una migliore separazione dei granuli e uniformit\u00e0. Si distingue anche per una scrivibilit\u00e0 migliorata grazie a campi pi\u00f9 forti della testina e a un migliore allineamento magnetico del supporto. Come la LMR, le limitazioni fondamentali della PMR si basano sulla stabilit\u00e0 termica dei bit di dati registrati dal magnete e sulla necessit\u00e0 di avere una quantit\u00e0 sufficiente di SNR per leggere le informazioni registrate.<\/p>\n

2007<\/h2>\n

\nNel 2007 \u00e8 stata annunciata l'uscita del primo disco rigido da 1 TB da Hitachi Global Storage Technologies. Hitachi Deskstar 7K1000 utilizzava cinque piatti da 3,5 pollici da 200 gigabyte e girava a una velocit\u00e0 di 7200<\/a><\/noindex> giri\/min. Questo \u00e8 un notevole vantaggio rispetto al primo disco rigido al mondo, l'IBM RAMAC 350, la cui capacit\u00e0 era di circa 3,75 megabyte. Oh, quanto lontano siamo giunti in 51 anni! Ma aspettate, c'\u00e8 ancora di pi\u00f9.<\/p>\n

2009<\/h2>\n

\nNel 2009 sono iniziati i lavori tecnici per la creazione di memoria espressa non volatile, o NVMe<\/a><\/noindex>. La memoria non volatile (NVM) \u00e8 un tipo di memoria che pu\u00f2 memorizzare dati in modo permanente, a differenza della memoria volatile che necessita di alimentazione continua per mantenere i dati. NVMe soddisfa la necessit\u00e0 di un'interfaccia scalabile per il controllore host per i componenti periferici basati su unit\u00e0 a stato solido compatibili con la tecnologia PCIe, da cui il nome NVMe. Oltre 90 aziende hanno aderito al gruppo di lavoro per lo sviluppo del progetto. Tutto ci\u00f2 si basava sui risultati della definizione della specifica dell'interfaccia del controllore host della memoria non volatile (NVMHCIS). I migliori dischi NVMe attualmente disponibili possono elaborare circa 3500 megabyte al secondo in lettura e 3300 megabyte al secondo in scrittura. Scrivere un byte di dati j, da cui siamo partiti, pu\u00f2 essere fatto molto rapidamente rispetto a un paio di minuti di incastono manuale della memoria a corda per l'Apollo Guidance Computer.<\/p>\n

Presente e futuro<\/h2>\n

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Memoria di classe storage<\/h3>\n

\nOra che abbiamo fatto un viaggio nel tempo (ah!), diamo un'occhiata allo stato attuale della memoria Storage Class Memory. SCM, proprio come NVM, \u00e8 persistente, ma SCM offre anche prestazioni superiori o comparabili alla memoria principale, oltre a indirizzabilit\u00e0 dei byte<\/a><\/noindex>. L'obiettivo di SCM \u00e8 risolvere alcuni dei problemi attuali della cache, come la bassa densit\u00e0 della memoria statica ad accesso casuale (SRAM). Con la memoria DRAM possiamo ottenere una densit\u00e0 migliore, ma questo viene fatto a scapito di un accesso pi\u00f9 lento. La DRAM soffre anche della necessit\u00e0 di potenza continua per aggiornare la memoria. Approfondiamo un po' questo aspetto. \u00c8 necessaria un'alimentazione, poich\u00e9 la carica elettrica nei condensatori si dissipa progressivamente, quindi senza interventi i dati sul chip andranno presto persi. Per prevenire tale dispersione, la DRAM richiede un circuito esterno di aggiornamento della memoria, che riscrive periodicamente i dati nei condensatori, ripristinando il loro carico originale.<\/p>\n

Memoria a cambiamento di fase (Phase-change memory, PCM)<\/h3>\n

\nIn precedenza abbiamo esaminato come cambia la fase per i CD-RW. La PCM funziona in modo simile. Il materiale per il cambiamento di fase \u00e8 solitamente Ge-Sb-Te, noto anche come GST, che pu\u00f2 esistere in due stati diversi: amorfo e cristallino. Lo stato amorfo ha una resistenza pi\u00f9 alta che rappresenta 0, mentre lo stato cristallino rappresenta 1. Assegnando valori ai dati a resistenze intermedie, la PCM pu\u00f2 essere utilizzata per memorizzare stati multipli sotto forma di MLC<\/a><\/noindex>.<\/p>\n

Memoria ad accesso casuale con coppia di trasferimento di spin (STT-RAM)<\/h3>\n

\nLa STT-RAM \u00e8 composta da due strati ferromagnetici permanenti separati da un dielettrico, cio\u00e8 un isolante che pu\u00f2 trasferire forza elettrica senza condurre. Memorizza bit di dati basati sulla differenza delle orientazioni magnetiche. Uno strato magnetico, chiamato strato di riferimento, ha un'orientazione magnetica fissa, mentre l'altro strato magnetico, chiamato strato libero, ha un'orientazione magnetica controllata dalla corrente che lo attraversa. Per 1, le direzioni di magnetizzazione dei due strati si allineano. Per 0, entrambi gli strati hanno orientamenti magnetici opposti.<\/p>\n

Memoria resistiva con accesso casuale (Resistive random access memory, ReRAM)
\nUna cella ReRAM \u00e8 composta da due elettrodi metallici separati da uno strato di ossido metallico. \u00c8 un po' simile al design della memoria flash di Masuoka, dove gli elettroni penetrano attraverso lo strato di ossido e rimangono intrappolati nelle porte flottanti o viceversa. Tuttavia, nel caso della ReRAM, lo stato della cella \u00e8 determinato in base alla concentrazione di ossigeno libero nello strato di ossido metallico.<\/p>\n

Nonostante queste tecnologie siano promettenti, presentano ancora degli svantaggi. PCM e STT-RAM hanno un'elevata latenza nella scrittura. Le latenze della PCM sono dieci volte superiori a quelle della DRAM, mentre quelle della STT-RAM sono dieci volte superiori a quelle della SRAM. PCM e ReRAM hanno un limite alla durata della scrittura prima di presentare un errore grave, il che significa che l'elemento di memoria rimane bloccato su un valore specifico<\/a><\/noindex>.<\/p>\n

Nel mese di agosto 2015, Intel ha annunciato il lancio di Optane, il suo prodotto basato su 3DXPoint. Optane sostiene di avere prestazioni 1000 volte superiori rispetto agli SSD NAND, mentre il costo \u00e8 quattro-cinque volte superiore a quello della memoria flash. Optane \u00e8 la prova che SCM non \u00e8 solo una tecnologia sperimentale. Sar\u00e0 interessante osservare lo sviluppo di queste tecnologie.<\/p>\n

Dischi rigidi (HDD)<\/h2>\n

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Disco rigido a elio (HHDD)<\/h3>\n

\nUn disco a elio \u00e8 un disco rigido ad alta capacit\u00e0 (HDD) riempito di elio e sigillato ermeticamente durante la produzione. Come altri dischi rigidi, come gi\u00e0 detto in precedenza, \u00e8 simile a un giradischi con un disco rotante rivestito di materiale magnetico. I normali dischi rigidi contengono semplicemente aria all'interno della cavit\u00e0, mentre quest'aria crea una certa resistenza durante la rotazione dei dischi.<\/p>\n

Le palline di elio volano perch\u00e9 l'elio \u00e8 pi\u00f9 leggero dell'aria. Infatti, l'elio ha 1\/7 della densit\u00e0 dell'aria, il che riduce la forza di attrito durante la rotazione dei dischi, causando una diminuzione della quantit\u00e0 di energia necessaria per far ruotare i dischi. Tuttavia, questa caratteristica \u00e8 secondaria; la principale caratteristica distintiva dell'elio \u00e8 che consente di impacchettare 7 dischi nello stesso formato che normalmente ne accoglie solo 5. Se ricordiamo l'analogia con l'ala del nostro aereo, \u00e8 un'analogia perfetta. Poich\u00e9 l'elio riduce la resistenza, la turbolenza viene esclusa.<\/p>\n

\u00c8 noto anche che i palloncini di elio iniziano a scendere dopo alcuni giorni, poich\u00e9 l'elio esce da essi. Lo stesso si pu\u00f2 dire per i dischi rigidi. Sono passati anni prima che i produttori riuscissero a creare un contenitore che impedisse la fuoriuscita di elio dal fattore di forma per l'intera durata del disco. La societ\u00e0 Backblaze ha condotto esperimenti e ha scoperto che i dischi rigidi riempiti di elio avevano un tasso di guasto annuale dell'1,03%, mentre quelli standard erano dell'1,06%. Certamente, questa differenza \u00e8 cos\u00ec piccola che trarne una conclusione seria \u00e8 piuttosto difficile. abbastanza difficile<\/a><\/noindex>.<\/p>\n

Il fattore di forma riempito di elio pu\u00f2 contenere un disco rigido incapsulato utilizzando PMR, di cui abbiamo parlato sopra, oppure registrazione magnetica a microonde (MAMR) o registrazione magnetica riscaldata (HAMR). Qualsiasi tecnologia magnetica di archiviazione dati pu\u00f2 essere combinata con l'elio invece dell'aria. Nel 2014, l'azienda HGST ha combinato due tecnologie all'avanguardia nel suo disco rigido con elio da 10 TB, utilizzando la registrazione magnetica a strati gestita dal host, o SMR (Shingled magnetic recording). Fermiamoci brevemente su SMR e poi esaminiamo MAMR e HAMR.<\/p>\n

Tecnologia di registrazione magnetica a strati<\/h3>\n

\nIn precedenza, abbiamo esaminato la registrazione magnetica perpendicolare (PMR), che era la precorritrice della SMR. Diversamente dalla PMR, la SMR registra nuove tracce che sovrappongono parte di una traccia magnetica precedentemente registrata. Questo, a sua volta, rende la traccia precedente pi\u00f9 stretta, consentendo una densit\u00e0 di tracce superiore. Il nome della tecnologia deriva dal fatto che le tracce sovrapposte sono molto simili alle tegole su un tetto.<\/p>\n

La SMR porta a un processo di scrittura molto pi\u00f9 complesso, poich\u00e9 quando si scrive su una traccia, viene riscritta la traccia adiacente. Questo non si manifesta quando il substrato del disco \u00e8 vuoto e i dati sono sequenziali. Ma non appena si scrive su una serie di tracce che contengono gi\u00e0 dati, i dati esistenti nelle tracce adiacenti vengono cancellati. Se una traccia adiacente contiene dati, deve essere riscritta. Questo \u00e8 piuttosto simile alla memoria flash NAND di cui abbiamo parlato in precedenza.<\/p>\n

I dispositivi SMR consentono di nascondere questa complessit\u00e0 grazie alla gestione del firmware, risultando in un'interfaccia simile a quella di qualsiasi altro disco rigido. D'altra parte, i dispositivi SMR controllati dall'host, senza un'adattamento speciale delle applicazioni e dei sistemi operativi, non permetteranno di utilizzare questi dischi. L'host deve eseguire la scrittura sui dispositivi in modo strettamente sequenziale. In questo modo, la prestazione dei dispositivi \u00e8 prevedibile al 100%. La Seagate ha iniziato a fornire dischi SMR nel 2013, affermando che la loro densit\u00e0 supera del 25% supera<\/a><\/noindex> la densit\u00e0 PMR.<\/p>\n

Registrazione magnetica assistita a microonde (MAMR)<\/h3>\n

\nLa registrazione magnetica assistita a microonde (MAMR) \u00e8 una tecnologia di memoria magnetica che utilizza energia simile a quella dell'HAMR (che discuteremo pi\u00f9 avanti). Una parte importante della MAMR \u00e8 l'Oscillatore a coppia di spin (STO) o \"generatore basato su spin\". Il STO si trova molto vicino alla testina di scrittura. Quando viene applicata corrente al STO, si genera un campo elettromagnetico circolare a frequenza di 20-40 GHz grazie alla polarizzazione degli spin degli elettroni.<\/p>\n

Quando un tale campo agisce su un ferromagnetico utilizzato per MAMR, si verifica risonanza, il che porta alla precessione dei momenti magnetici dei domini in questo campo. In sostanza, il momento magnetico si discosta dal proprio asse e per cambiare la sua direzione (capovolgimento) la testina di scrittura necessita di molto meno energia.<\/p>\n

L'uso della tecnologia MAMR consente di adottare materiali ferromagnetici con una maggiore forza coercitiva, il che significa che si pu\u00f2 ridurre la dimensione dei domini magnetici senza timore di causare effetti superparamagnetici. Il generatore STO aiuta a ridurre le dimensioni della testina di scrittura, permettendo cos\u00ec di registrare informazioni su domini magnetici di dimensioni minori, aumentando cos\u00ec la densit\u00e0 di registrazione.<\/p>\n

La Western Digital, nota anche come WD, ha presentato questa tecnologia nel 2017. Poco dopo, nel 2018, la Toshiba ha supportato questa tecnologia. Mentre le aziende WD e Toshiba sono impegnate nella ricerca della tecnologia MAMR, la Seagate punta sull'HAMR.<\/p>\n

Registrazione termomagnetica (HAMR)<\/h3>\n

\nLa registrazione magnetica assistita dal calore (HAMR) \u00e8 una tecnologia di archiviazione dei dati a risparmio energetico che consente di aumentare significativamente la quantit\u00e0 di dati che possono essere memorizzati su un dispositivo magnetico, come un hard disk, mediante l'uso del calore fornito da un laser per aiutare a scrivere i dati sulla superficie del supporto del disco rigido. Grazie al riscaldamento, i bit di dati sono posizionati sulla superficie del disco molto pi\u00f9 vicini tra loro, consentendo di aumentare la densit\u00e0 e la capacit\u00e0 dei dati.<\/p>\n

Questa tecnologia \u00e8 piuttosto difficile da realizzare. Un laser di 200 mW riscalda rapidamente una piccola area fino a 400 \u00b0C prima della registrazione, senza interferire o danneggiare gli altri dati sul disco. Il processo di riscaldamento, scrittura dei dati e raffreddamento deve essere completato in meno di un nanosecondo. Per affrontare queste sfide \u00e8 stata necessaria la creazione di plasmoni superficiali di dimensioni nanometriche, noti anche come laser a guida superficiale, invece di un semplice riscaldamento diretto tramite laser, oltre a nuovi tipi di piastre in vetro e rivestimenti termoregolatori in grado di sopportare un rapido riscaldamento puntuale senza danneggiare la testina di scrittura o qualsiasi dato circostante, e diverse altre problematiche tecniche da superare.<\/a><\/noindex> Nonostante numerose dichiarazioni scettiche, la Seagate ha dimostrato per la prima volta questa tecnologia nel 2013. I primi dischi hanno iniziato a essere forniti nel 2018.<\/p>\n

Fine del film, torna all'inizio!<\/p>\n

Siamo partiti dal 1951 e concludiamo l'articolo guardando al futuro della tecnologia di archiviazione. Gli archivi di dati si sono evoluti notevolmente nel tempo: dalle bande di carta a quella metallica e magnetica, alla memoria a corda, ai dischi rotanti, ai dischi ottici, alla memoria flash e oltre. Con il progresso sono emersi dispositivi di archiviazione pi\u00f9 veloci, compatti e performanti.<\/h2>\n

\nSe confrontiamo l'NVMe con la nastro metallico UNISERVO del 1951, l'NVMe pu\u00f2 leggere il 486.111% di cifre in pi\u00f9 al secondo. Se confrontiamo l'NVMe con il mio piccolo preferito dell'infanzia, i dischi Zip, l'NVMe pu\u00f2 leggere il 213,623% di cifre in pi\u00f9 al secondo.<\/p>\n

Se confrontiamo NVMe con il nastro metallico UNISERVO del 1951, NVMe pu\u00f2 leggere il 486.111% in pi\u00f9 di cifre al secondo. Se mettiamo a confronto NVMe con il mio amato Zip disk dell'infanzia, NVMe pu\u00f2 leggere il 213,623% in pi\u00f9 di cifre al secondo.<\/p>\n

L'unica cosa che rimane vera \u00e8 l'uso di 0 e 1. I modi in cui lo facciamo variano notevolmente. Spero che la prossima volta che scrivi un CD-RW con canzoni per un amico o salvi un video domestico in un Optical Disc Archive, tu pensi a come una superficie non riflettente traduca il valore in 0, mentre una riflettente lo traduca in 1. Oppure, se stai registrando un mixtape su cassetta, ricorda che \u00e8 strettamente legato al Datasette usato nel Commodore PET. Infine, non dimenticare di essere gentile e riavvolgere.<\/p>\n

Grazie Roberto Mustacchi<\/a><\/noindex> e Rick Alterra<\/a><\/noindex> per le delizie (non posso farci niente) per tutto l'articolo!<\/p>\n

Cosa altro utile si pu\u00f2 leggere nel blog Cloud4Y<\/a><\/noindex><\/b><\/p>\n

\u2192 Easter eggs sulle mappe topografiche della Svizzera<\/a><\/noindex>
\n\u2192 Marchi informatici degli anni '90, parte 1<\/a><\/noindex>
\n\u2192 Come la madre di un hacker \u00e8 riuscita a entrare in prigione e infettare il computer del direttore <\/a><\/noindex>
\n\u2192 Diagnosi delle connessioni di rete su un router virtuale EDGE<\/a><\/noindex>
\n\u2192 Come si \u00e8 \"rovinata\" una banca<\/a><\/noindex><\/p>\n

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Fonte: habr.com<\/a> <\/p>","protected":false,"gt_translate_keys":[{"key":"rendered","format":"html"}]},"excerpt":{"rendered":"

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